基于IGBT模块的有源滤波器(APF)关键技术(3)

3、控制算法
本项目控制算法基于 DFT 谐波分析方法。DFT（Discrete Fourier Transform ）即离散傅里叶变换，是傅里叶变换在时域和复频域的离散化，主要应用于离散系统的频域分析领域。DFT 的数学表达式为 其中，N∈Z 为 DFT 的阶数，定义常数Ω=2π/N。计算所得的 X (k ) 即为 k 次谐波分量向量，可用于下一步的运算。为方便运算，现定义各参数变流如图 3-1 所示。 3.1 电网电压处理
 电网电压的波形数据 usa、usb、usc 经过 DFT 计算后，得到电压谐波向量序列 Xua（1…K）、Xub（1…K）、Xuc（1…K），然后经过频谱计算处理，得到三相的有效值 Us_a,b,c、三相的频谱值 Hus_a,b,c(1-K)、三相的 THD 值 THDus_a,b,c，这几个数值用于显示。 更为重要的是计算电网电压基波正序分量的相位ΦS1，此值将用于电流无功的计算。而计算相位 jS1需要使用对称分量法，此方法将在接下来反复使用。所以有必要先解释一下对称分量法。对称分量法为分析对称系统不对称运行状态的一种基本方法。任何三相不平衡的电流、电压或阻抗都可以分解成为三个平衡的相量成分即正相序（UA1、UB1、UC1）、负相序（UA2、UB2、UC2）和零相序（UA0、UB0、UC0），即有：UA=UA1+UA2+UA0，UB=UB1+UB2+UB0，UC=UC1+UC2+UC0， 其正相序的相序（顺时方向）依次为 UA1、UB1、UC1，大小相等，互隔 120 度；负相序的相序（逆时方向）依次为 UA2、UB2、UC2，大小相等，互隔 120 度；零相序大小相等且同相，各相序都是按逆时针方向
旋转。在对称分量法中引用算子 a，其定义是单位相量依逆时针方向旋转 120 度，则有：UA0=1/3（UA+UB+UC）， UA1=1/3（UA+aUB+aaUC），UA2=1/3（UA+aaUB+aUC）
 注意以上都是以 A 相为基准，都是矢量计算。知道了 UA0 实际也知道了 UBO 和 VCO，同样知道了 UA1 也就知道了 UB1 和 UC1，知道了 UA2 也就知道了 UB2 和 UC2

3.2 负荷电流处理
在有源电力滤波器中，负荷电流的处理是最关键的处理环节，因为补偿器所需要发出的谐波信息、无功信息、不平衡信息以及他们的具体数值都由此环节运算得出。所以负荷电流处理环节能否精确有效的工作，直接决定了有源电力滤波器能否精确有效的工作。
本项目中主要采取基于 DFT 的谐波分析方法和对称分量法。负荷电流的波形数据 iLa、iLb、iLc 经过 DFT 计算后，得到谐波向量序列 Xia（1…K）、Xib（1…K）、Xic（1…K），然后分别进入谐波处理和无功不平衡处理两个环节。谐波处理环节取向量序列中的非基波量，根据设定的谐波补偿次数进行共轭，摘出需要补偿的谐波量序列，然后通过 IDFT 反变换生成补偿电压波形序列，用于电流跟踪控制环节从而最终输出相应的输出波形。 无功、不平衡处理环节取向量序列中的基波量，然后通过对称分量法计算出正序量 IL+、负序量 IL-、零序量 IL0，再使用 dq 分解，分解出分别的有功、无功分量。根据无功和不平衡功能的设置，再反变换环节分别加入不同的分量，即能达到不同的控制效果。其中 dq 分解公式如下： 3.3 直流侧电压控制
 由于本项目采用的是电压源性变流器，而直流环节采用的直流电容并不是理想储能环节，因此在控制有源滤波器补偿电流快速跟踪负荷谐波电流的过程中，由于有源电力滤波器本身存在由于线路电阻和开关损耗所带来的有功损耗，以及工作状态变化时需从系统中吸收一定的有功功率，因此可能引起直流侧电压波动从而引起直流电压过压、欠压，危及有源滤波器的安全运行。因此在控制有源滤波器补偿电流的同时，要求能够维持其直流侧电压。直流侧电容电压变化的速度并不快，因此直流侧电压控制环节的响应速度并不要求很快。此控制环节是在电流控制环节中加入一控制环。由于流入有源滤波器的有功电流直接影响其直流侧电压，因此将直流侧电容电压与给定的参考电压的差经过比例积分环节（PI）后输出叠加到正序有功分量 Ipd 中，完成对直流电压的控制。 3.4 电流跟踪控制
 电流跟踪控制环节负责实际输出电流的控制，本项目中采用三角波载波控制方式。有源滤波器输出的补偿电流与参考电流的误差经过比例积分环节 PI 后与三角载波进行比较，产生相应的 PWM 脉冲。

• 共4页:
• 上一页
• 1
• 2
• 3
• 4
• 下一页